储罐罐底边缘板防腐研究

2021-12-23邓波

炼油与化工 2021年1期

邓波

（中国石油四川石化有限责任公司，四川成都611930）

据统计，储罐的腐蚀80%发生在底板腐蚀，而边缘板下面的腐蚀就占了底板腐蚀的30%，研究储罐边缘板腐蚀对储罐安全运行具有重要意义。储罐边缘板是罐壁与储罐底部连接的部位，储罐在液位发生变化时，罐壁在液位作用下产生环向应力，作用在径向，由于底板与罐壁焊接，无法向外扩展，造成罐边缘板翘曲变形。储罐边缘板随液位和温度的变化，动态变化，防腐层如果缺少弹性，在边缘板下将形成空腔，表层防腐层在紫外线作用下老化，破损、开裂，形成水汽进入通道。进入的水汽在边缘板处形成电偶，发生电化学腐蚀，采取有效防腐措施是防止边缘板腐蚀的关键［1，2］。

1 腐蚀机理

1.1 储罐边缘板底部腐蚀

边缘板底部腐蚀主要是层状腐蚀，呈现片状的锈蚀痕迹。主要是由于边缘板底部存在的水汽形成的电化学腐蚀所致。水汽来源有多种可能，如：罐底板施工期间带入，罐基础排水不畅，边缘防腐层损坏，水汽进入边缘板底部等。腐蚀发生的电化学反应为：铁和氧气在水的作用下形成氢氧化亚铁；氢氧化亚铁在水和氧气的作用下进一步氧化成氢氧化铁；氢氧化铁脱水后生成铁锈［3］。

1.2 边缘板外侧腐蚀

边缘板外侧腐蚀常见形貌为坑蚀或点状腐蚀，这种腐蚀主要是由氧浓差引起的，由于边缘板防腐的存在，氧较难达到金属基体与锈层的界面，形成1个较小的阳极，呈现大阴极小阳极的电偶腐蚀，小阳极周围都是钝化膜，腐蚀只能纵向深入，造成坑蚀或点状腐蚀，使得局部腐蚀较为严重。在锈层电解液中，金属离子发生水解反应［4］。

由于储罐基础垫层中存在氯离子、部分保温层中存在氯离子，大气环境中存在氯离子，当水汽进入时，将氯离子带入边缘板，随其后变化，氯离子逐渐浓缩，在锈层电解液中保持较高浓度，低氧浓度，溶液呈现酸性，构成闭塞的腐蚀电池，持续的加剧腐蚀。

1.3 其它腐蚀

罐底板与罐壁通过角焊缝焊接在一起，焊接约束力大，焊接应力明显，热处理不完全，加上边缘板翘曲变形，在应力集中的焊缝和热影响区易于发生应力腐蚀开裂。环境不同，罐底边缘板还可能存在好氧菌腐蚀和厌氧菌腐蚀。

2 常见的储罐边缘板防腐策略

国内储罐常用罐底板与混凝土质检铺设沥青砂、边缘板采用沥青罐缝、胶泥填充表层弹性密封胶增强玻璃布等策略进行边缘板防腐［5］。

（1）环氧煤沥青/石油沥青。主要是由环氧树脂、煤焦沥青、云铁颜料、固化剂、防沉剂、有机溶剂组成，由于沥青热胀冷脆的特点，环氧煤沥青/石油沥青在使用3个月会轻微硬化，6个月轻微裂化，部分出现裂纹，1 a裂化30%，有明显裂纹，2～3 a大部分裂化脆化；（2）JDP防水材料。主要是由树脂、耐腐蚀弹性胶、固化剂、催化剂等组成。JDP防水材料施工后，3个月外观完好，6个月局部开裂，1 a部分开裂，3 a开裂60%；（3）CTPU弹性材料。主要由异氰酸基团的预聚体和扩链剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等成分组成。CTPU材料3个月外观完好，6个月局部开裂，1 a完好90%，3 a完好70%；（4）矿脂带材料。主要由矿脂带、矿脂胶泥、沥青底漆、高粘结力底漆及外保护带组成。1 a内外观完好无明显改变，3 a外观完好局部轻微硬化。

3 精蜡带边缘板防腐

精蜡带是由非织造，非缝合粘合的合成织物，里面充满了微晶蜡，溶剂和腐蚀抑制剂的混合物胶带。精蜡底剂含有腐蚀抑制成分，可作为短期防腐保存剂，实验数据是4个月内防腐保护。

施工方法：（1）以手工具如钢刷、刮刀、砂纸，去除钢构对象表面之浮锈、灰砂、油渍、漆渣、焊渣等易松脱污染物，并尽量去除表面水分（不必完全除湿），最高达到St2级；（2）将腐蚀抑制底剂涂覆在钢构对象，当表面潮湿时，挤压底剂于钢构表面以排除水分与湿气；（3）有大的孔隙可以填充抗蚀塑性胶泥；（4）在钢构表面敷设精蜡带，使精蜡带完全包覆需要敷设的表明并确实黏附。

精蜡带边缘板防腐对表面干燥度要求相对较低，精蜡带敷设后无需外部防护。精蜡底剂具有腐蚀抑制能力，可附着在金属表面，抑制金属表面发生电化学腐蚀。在边缘板翘曲精蜡带的合成织物能够跟随变形，内部微晶蜡能够弥补变形形成的材料表面裂隙，避免表面硬化开裂，是精蜡带能够长期有效保护边缘板的重要原因。